авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 | 2 || 4 |

Управление водными ресурсами трансграничных рек (на примере центральной азии)

-- [ Страница 3 ] --

,

,

где - соотношение между водоснабжением и водопотреблением потребителя с индексом в момент времени ;

- ирригационные и не ирригационные водопотреблении потребителя в момент времени ;

; ;

- производство электроэнергии на станции в момент времени ;

- потребности в электроэнергии на станции в момент времени ,.

Задача оптимального управления водохранилищем сезонного регулирования сводится к нахождению такого графика годового стока воды из водохранилища, при котором обеспечивается максимальное значение критерия

( - положительное число, отражающее приоритетность -го критерия ), при выполнении условий баланса воды в водохранилище и на основных речных узлах с учетом ограничений на объем поверхностных источников и притока в нижнем бьефе. Рассматриваются линейные зависимости объема водохранилища от напора и площади зеркала от объема водохранилища. Для решения сформулированной задачи использовался язык моделирования GAMS.

Исследованиями, проведенными в п.1,2, установлено, что водохранилище многолетнего регулирования может проводить независимую водную политику, подчиняя её либо выработке максимального количества электроэнергии, либо обеспечению максимальных потребностей ирригации, либо оптимизации распределения воды между потребностями энергетики и ирригации.

Водохранилище сезонного регулирования, приточность в которое определяется режимом попуска из верхнего водохранилища, может подчинить свою деятельность интересам водопотребителей, расположенным в нижнем бьефе.

Практическая ценность теоретических исследований проверялась на примере каскада из двух водохранилищ – Токтогульского (многолетнего регулирования, Кыргызстан) и Кайракумского (сезонного регулирования, Таджикистан), расположенных на р. Сырдарье. Если деятельность последнего нацеливать на максимальное удовлетворение интересов Таджикистана (производства электроэнергии), то его сезонный график сработки должен соответствовать тому, который показан рис.1 (a). С другой стороны, если водохранилище настраивается на выполнение потребностей Узбекистана и Казахстана, то оно должно придерживаться сезонного графика рис. 1 (b), несовместимого с (a). В диссертации предлагается выход из положения в том, чтобы при реализации варианта (b) или какого-либо промежуточного между (a) и (b) дефицит Таджикистана в выработке электроэнергии покрывать компенсационными услугами со стороны Узбекистана и Казахстана.

Что касается Токтогульского водохранилища, то для выполнения Кайраккумским водохранилищем графика (b), ему придется откорректировать многолетний график на интервале времени август-ноябрь, что возможно осуществить на условиях получения компенсаций со стороны Узбекистана и Казахстана, Рис. 2.

Глава 3. Имитационные модели управления водохранилищами трансграничных речных бассейнов.

Глава III диссертации посвящена разработке методики автоматизированного построения диспетчерских правил управления линейным каскадом водохранилищ комплексного назначения. В § 1 формулируются общая постановка задачи об управлении линейным каскадом из трех водохранилищ трансграничного бассейна. Предполагается, что каскад предназначен для обеспечения водой сельскохозяйственного производства, расположенного между вторым и третьим водохранилищем и ниже третьего водохранилища, а также для выработки электроэнергии в двух верхних гидроузлах.

Рис. 1

Рис. 2

Критерием управления для орошаемого земледелья является удовлетворение требований по числу бесперебойных интервалов, т.е. при расчете по ряду наблюдений за оценку обеспеченности принимается доля интервалов, в которых соответствующие требования удовлетворялись. В качестве критерия управления по производству электроэнергии принят уровень гарантированной среднемесячной суммарной мощности, который необходимо поддерживать ГЭС каскада в течение года. Управляющими параметрами являются объемы попусков воды из верхних водохранилищ (попуск из третьего водохранилища однозначно определяется потребностями ирригации).

Рассматривается лексикографическое упорядочение задач, т.е. в первую очередь удовлетворяются нужды сельского хозяйства и лишь при выполнении этого условия решается задача об увлечении выработки электроэнергии.

При решении ирригационно-энергетических задач предлагается применять следующее эвристическое правило. Для удовлетворения нужд ирригации сначала срабатывается второе водохранилище. В том случае, когда полезной емкости второго гидроузла не хватает, в соответствующие интервалы времени дополнительно срабатывается первое водохранилище сверх минимального попуска .

Если при найденных таким образом попусках и ограничение на суммарную мощность не выполняется, то попуски корректируются следующим образом. Если наполнение верхнего водохранилища превышает уровень мертвого объема, то увеличивается попуск . В противном случае увеличивается попуск , если это позволяется диспетчерскими правилами. Если же допустимого увеличения попусков , оказывается недостаточно для выполнения энергетического ограничения, то фиксируется его нарушение.

В § 2 предлагается методика построения диспетчерских правил управления для решения ирригационной задачи при двух заданных нормах (полной и сниженной) ирригационной отдачи: требуется найти управление, реализующее максимальную обеспеченность полной отдачи при удовлетворении сниженной нормы отдачи для всех интервалов гидрологического ряда (задача A).

При решении ирригационной задачи рассматривается совместное функционирование первых двух водохранилищ каскада. Диспетчерские графики строятся в расчете на суммарный объем воды в этих водохранилищах. Это обосновывается тем, что, во-первых, отсутствует верхнее ограничение на попуск из первого водохранилища; во-вторых, в модели не учитывается время добегания, т.е. динамические составляющие емкостей водохранилищ, и, в-третьих, в нижнем бьефе первого водохранилища отсутствуют ирригационные требования.

Обозначим через соответственно полную и сниженную ирригационную норму отдачи в k-ом году за интервал времени t в нижнем бьефе объединенного водохранилища. Тогда динамика состояния объединенного водохранилища описывается следующими балансовыми соотношениями:

(14)

(15)

(16)

(17)

где - наполнение i-го водохранилища к началу интервала t года k; - приток воды к i-му водохранилищу за интервал t года k; - расход (отдача) воды из i-го водохранилища за интервал t в году k;

Предложена формальная процедура нахождения диспетчерских линий и для объединенного водохранилища, описываемого балансовыми соотношениями (14)-(17). В качестве первого диспетчера рассматривается верхняя огибающая так называемых кривых достаточного наполнения водохранилища , построенных для каждого года из ряда. Кривые достаточного наполнения строятся (ходом назад) с отдачей при для заданного ряда в соответствии с балансовыми соотношениями (14)-(17) по формуле

Далее при нарушении ограничении траектория специальным образом модифицируется и определяется как

(18)

Вторая диспетчерская линия определяется как верхняя огибающая линий переключения с полной отдачи на сниженную, то есть следующим образом. Исходя из уже построенных кривых достаточного наполнения , строится траектория (ходом назад) с отдачей при для ряда , по формуле

Тогда определяется по формуле

(19)

где

Теоретически возможен случай, когда для некоторого интервала t значение окажется меньше, чем значение . В этом случае следует увеличить соответствующие значения до . Доказывается

Теорема 4. Для разрешимости ирригационной задачи (задача А) необходимо и достаточно, чтобы при любых t и k выполнялось неравенство

.

Теорема 5. Предложенная методика построения диспетчерских линий и , при выполнении условий теоремы 4, гарантирует выполнения неравенства

для всего гидрологического ряда.

В этом параграфе рассмотрена также процедура сведения всех ирригационных требований к требованиям нижнего бьефа объединенного водохранилища. Эта процедура определяет суммарные ирригационные требования государств, расположенных в нижнем течении трансграничной реки.

В § 3 предлагается метод решения ирригационно-энергетической задачи в два этапа. На первом этапе рассматривается первая ирригационно-энергетическая задача (задача В): на множестве решений задачи А и при фиксированном правиле распределения регулирующих функций между гидроузлами требуется максимизировать уровень суммарной гарантированной мощности при условии выполнения сниженного энергетического требования для всех интервалов гидрологического ряда.

Для решения задачи B организуется итерационный процесс по значениям критериального показателя . На каждом шаге при фиксированном значении определяются попуски и проверяется выполнение ограничения

(20)

где ; - некоторый заданный график суммарной мощности по каскаду; - коэффициент снижения; - суммарная мощность, вырабатываемая на первых двух ГЭС верхнего течения трансграничной реки. При нарушении ограничения (20) значение на следующей итерации уменьшается; увеличение значения производится лишь тогда, когда ограничение (20) выполняется для всех (k,t).

Основная процедура определения попусков из водохранилищ верхнего течения при решении задачи B заключается в следующем. По значениям и ,см. (19) и (21), определяется попуск , найденный при решении задачи A. Затем по найденному значению определяется попуск в соответствии с фиксированным правилом, описанным в § 1. По значениям , определяется выработка электроэнергии , по формуле

где - установленная мощность на i-й станции каскада; - коэффициент энерговыработки,

Если ограничение (20) выполняется, то принимается . Иначе увеличиваем попуск из водохранилищ сверх первоначально найденных значений . В соответствии с фиксированным правилом приращение попусков определяются следующим образом:

где наполнения i-го водохранилища при попусках . Параметр лежит в пределах ; значение определяется из условия

т.е. увеличивать попуск сверх разрешается лишь тогда, когда суммарный объем превышает значение первого диспетчера.

На втором этапе рассматривается решение задачи С (вторая ирригационно-энергетическая задача): на множестве решений задачи B требуется максимизировать обеспеченность выполнения полной гарантированной суммарной мощности: где величина найдена при решении первой ирригационно-энергетической задачи. Для решения задачи C предложена методика оценки энергетического критерия снизу, основная идея которой аналогична процедуре построения диспетчера в задаче A. Доказывается

Теорема 6. Существует хотя бы одна точка переключения и соответствующая ему допустимая траектория , на которой выполняется ограничение

В этом параграфе также рассмотрено функционирование гидроэлектростанций каскада в целом, т.е. после решения задачи C проводится оценка среднемесячной мощности, вырабатываемой на всех станциях Вахшско-Амударьинского каскада, которые не рассматривались исследованием упрощенной модели. На основе разработанных алгоритмов, описанных в § 2 и § 3, проведены численные расчеты для модели водохозяйственной системы, включающей три крупных водохранилища Вахшско-Амударьинского каскада.

Результаты проведенных расчетов представлены в § 4, которые показывают, что предложенная методика построения диспетчерских линий позволяет достаточно быстро находить практически приемлемые оценки возможности удовлетворения предъявляемых к каскаду ирригационных и энергетических требований.

В § 5 рассматривается теоретико-игровая модель взаимодействия государств в бассейне трансграничной реки. Обсуждается ряд характерных примеров игр с не противоположными интересами применительно к задачам рационального использования водных ресурсов трансграничных бассейнов. Предложена методика нахождения компромиссного решения между потребностями государств в объемах потребляемой воды на уровне согласования управления между зонами потребления и формирования. Показано, что для стран, входящих в разные географические зоны, различны как схемы построения моделей, так и их взаимоотношения друг с другом.

Разработанные общие принципы и подходы к управлению водными ресурсами трансграничных рек были апробированы на примере бассейна р. Сырдарья. В качестве взаимоотношений между странами зоны предложения и зоны спроса предлагается схема компенсации: Казахстан и Узбекистан (зона спроса), получая необходимую им в вегетационный период дополнительную воду, одновременно принимают и вырабатываемую с её помощью в Кыргызстане и Таджикистане (зона предложения) электроэнергию. В зимний же, дефицитный, период Казахстан и Узбекистан возвращают зоне предложений полученную электроэнергию, или эквивалентные ей объемы других энергоносителей. В самой же зоне предложений сезонное регулирование стока на каскаде с целью оказания услуг зоне спроса осуществляется по компенсационной схеме.

Глава 4. Экономические модули оценки использования трансграничных водных ресурсов

Глава IV посвящена исследованию экономических аспектов использования водных ресурсов трансграничных речных бассейнов. Основная идея предлагаемых модулей заключается в экономической оценке используемой воды, как в плане их оптимального распределения, так и в смысле экономической цены на воду. При этом рассмотрены также модули оценки КПД оросительной сети, стресса культуры и потенциальной урожайности.

В § 1 описывается модуль зоны планирования (ЗП), в которой каждый объект характеризуется набором переменных и функций, отражающим его пространственные и технологические свойства. Формулируется задача оптимального распределения водных ресурсов для заданного множества сельхозкультур, возделываемых на посевных площадях. Предполагается, что эти площади покрыты двумя оросительными системами, транспортирующими воду из местных - национальных и трансграничных источников.

Задача заключается в определении объема водных ресурсов, забираемого из трансграничных источников и доставляющего максимальное значение целевой функции – количеству выращиваемой сельскохозяйственной продукции при заданных продуктивности культуры, ее удельного водопотребления и эвапотранспирация на рассматриваемой территории. Для поиска оптимума используются методы нелинейного программирования.

В § 2 предлагается методика определения экономической оценки цены на воду для водохозяйственной организации, которая основывается на определении затрат на водоподачу и водоотведение; экономических цен на используемые ресурсы и на водохозяйственные услуги.

Стоимость 1 м3 воды для орошения в некоторой зоне планирования ценах определяется как:

,

здесь - затраты на водоподачу и - величина страхового фонда в экономических ценах; - фактический водозабор на орошение на границе зоны планирования (м3).



Pages:     | 1 | 2 || 4 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.